Hợp kim Kanthal AF 837 điện trở alchrome Y hợp kim phân

Kanthal AF là hợp kim nhôm-crom-sắt ferritic (hợp kim FeCrAl) để sử dụng ở nhiệt độ lên tới 1300°C (2370°F). Hợp kim được đặc trưng bởi khả năng chống oxy hóa tuyệt vời và độ ổn định hình thức rất tốt dẫn đến tuổi thọ của phần tử dài.

Kan-thal AF thường được sử dụng trong các bộ phận làm nóng điện trong lò công nghiệp và thiết bị gia dụng.

Ví dụ về các ứng dụng trong ngành thiết bị là trong các phần tử mica hở dùng cho lò nướng bánh, máy sấy tóc, trong các phần tử có hình dạng uốn khúc cho quạt sưởi và như các phần tử cuộn dây hở trên vật liệu cách điện bằng sợi trong các lò sưởi có mặt trên bằng thủy tinh gốm trong các dãy, trong các lò sưởi bằng gốm cho đĩa sôi, cuộn dây trên sợi gốm đúc cho đĩa nấu có bếp gốm, trong các bộ phận cuộn dây treo cho quạt sưởi, trong các bộ phận dây thẳng treo cho bộ tản nhiệt, lò sưởi đối lưu, trong bộ phận nhím cho súng hơi nóng, bộ tản nhiệt, máy sấy quần áo.

Tóm tắt Trong nghiên cứu này, cơ chế ăn mòn của hợp kim FeCrAl thương mại (Kanthal AF) trong quá trình ủ trong khí nitơ (4.6) ở 900 °C và 1200 °C được trình bày. Các thử nghiệm đẳng nhiệt và chu kỳ nhiệt với tổng thời gian tiếp xúc, tốc độ gia nhiệt và nhiệt độ ủ khác nhau đã được thực hiện. Thử nghiệm oxy hóa trong không khí và khí nitơ được thực hiện bằng phân tích nhiệt trọng lượng. Cấu trúc vi mô được đặc trưng bằng kính hiển vi điện tử quét (SEM-EDX), quang phổ điện tử Auger (AES) và phân tích chùm ion tập trung (FIB-EDX). Kết quả cho thấy quá trình ăn mòn diễn ra thông qua việc hình thành các vùng nitrid hóa cục bộ dưới bề mặt, bao gồm các hạt pha AlN, làm giảm hoạt tính của nhôm và gây ra hiện tượng giòn, vỡ. Quá trình hình thành Al-nitride và tăng trưởng cặn Al-oxide phụ thuộc vào nhiệt độ ủ và tốc độ gia nhiệt. Người ta phát hiện ra rằng quá trình nitrat hóa hợp kim FeCrAl là quá trình nhanh hơn quá trình oxy hóa trong quá trình ủ trong khí nitơ với áp suất riêng phần oxy thấp và là nguyên nhân chính gây ra sự thoái hóa hợp kim.

Giới thiệu Hợp kim dựa trên FeCrAl (Kanthal AF ®) nổi tiếng với khả năng chống oxy hóa vượt trội ở nhiệt độ cao. Đặc tính tuyệt vời này có liên quan đến sự hình thành lớp alumina ổn định nhiệt động trên bề mặt, giúp bảo vệ vật liệu chống lại quá trình oxy hóa hơn nữa [1]. Mặc dù có đặc tính chống ăn mòn vượt trội nhưng tuổi thọ của các bộ phận được sản xuất từ ​​hợp kim gốc FeCrAl có thể bị hạn chế nếu các bộ phận thường xuyên tiếp xúc với chu trình nhiệt ở nhiệt độ cao [2]. Một trong những lý do cho điều này là do thành phần hình thành cặn, nhôm, được tiêu thụ trong ma trận hợp kim ở khu vực dưới bề mặt do quá trình nứt và biến dạng do sốc nhiệt lặp đi lặp lại của vảy alumina. Nếu hàm lượng nhôm còn lại giảm xuống dưới nồng độ tới hạn, hợp kim không còn có thể cải tổ thang đo bảo vệ, dẫn đến quá trình oxy hóa đột phá thảm khốc do hình thành các oxit dựa trên sắt và crom phát triển nhanh chóng [3,4]. Tùy thuộc vào bầu không khí xung quanh và tính thấm của các oxit bề mặt, điều này có thể tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình oxy hóa hoặc nitrat hóa bên trong hơn nữa và hình thành các pha không mong muốn ở vùng dưới bề mặt [5]. Han và Young đã chỉ ra rằng ở quy mô alumina hình thành hợp kim Ni Cr Al, một mô hình phức tạp của quá trình oxy hóa và nitrid hóa bên trong phát triển [6,7] trong quá trình luân nhiệt ở nhiệt độ cao trong môi trường không khí, đặc biệt là trong các hợp kim có chứa các chất tạo nitrit mạnh như Al và Ti [4]. Các vảy oxit crom được biết là có khả năng thấm nitơ và Cr2 N hình thành dưới dạng lớp dưới quy mô hoặc dưới dạng kết tủa bên trong [8,9]. Hiệu ứng này có thể sẽ nghiêm trọng hơn trong điều kiện chu trình nhiệt dẫn đến nứt vảy oxit và làm giảm hiệu quả của nó như một rào cản đối với nitơ [6]. Do đó, hành vi ăn mòn bị chi phối bởi sự cạnh tranh giữa quá trình oxy hóa, dẫn đến sự hình thành/duy trì alumina bảo vệ và sự xâm nhập của nitơ dẫn đến quá trình nitrat hóa bên trong của nền hợp kim bằng cách hình thành pha AlN [6,10], dẫn đến sự vỡ vụn của vùng đó do sự giãn nở nhiệt của pha AlN cao hơn so với nền hợp kim [9]. Khi cho hợp kim FeCrAl tiếp xúc với nhiệt độ cao trong khí quyển có oxy hoặc các chất cho oxy khác như H2O hoặc CO2, quá trình oxy hóa là phản ứng chiếm ưu thế và tạo thành cặn alumina, không thấm oxy hoặc nitơ ở nhiệt độ cao và cung cấp sự bảo vệ chống lại sự xâm nhập của chúng vào môi trường. ma trận hợp kim. Tuy nhiên, nếu tiếp xúc với khí quyển khử (N2+H2) và vết nứt quy mô alumina bảo vệ, quá trình oxy hóa đột phá cục bộ bắt đầu bằng sự hình thành các oxit Cr và Ferich không bảo vệ, tạo ra một con đường thuận lợi cho sự khuếch tán nitơ vào ma trận ferit và hình thành của pha AlN [9]. Môi trường nitơ bảo vệ (4.6) thường được áp dụng trong ứng dụng công nghiệp của hợp kim FeCrAl. Ví dụ, lò sưởi điện trở trong lò xử lý nhiệt có môi trường nitơ bảo vệ là một ví dụ về ứng dụng rộng rãi của hợp kim FeCrAl trong môi trường như vậy. Các tác giả báo cáo rằng tốc độ oxy hóa của hợp kim FeCrAlY chậm hơn đáng kể khi ủ trong khí quyển có áp suất riêng phần oxy thấp [11]. Mục đích của nghiên cứu là xác định xem việc ủ trong khí nitơ (99,996%) (4.6) (Messer® spec. mức tạp chất O2 + H2O < 10 ppm) có ảnh hưởng đến khả năng chống ăn mòn của hợp kim FeCrAl (Kanthal AF) hay không và nó phụ thuộc vào mức độ nào về nhiệt độ ủ, sự biến đổi của nó (chu trình nhiệt) và tốc độ gia nhiệt.